FR3008742A1 - Hydrolienne a pales mobiles - Google Patents

Abstract

L'objet de la présente invention est un système de machine hydraulique à axe vertical permettant d'extraire de l'énergie d'un fluide en mouvement à faible vitesse. La présente invention consiste à utiliser la différence de trainée hydrodynamique d'un ensemble de pales (15, 16, 17,18) afin de faire tourner un moyeu (14) autour de l'axe de rotation (13) de la machine. Chaque pale est composée de deux aubes, de flottabilités différentes, disposées en opposition sur le plan horizontal. Les deux aubes pivotent autour de leurs charnières par l'action du courant marin. Ce mouvement est aussi favorisé par la différence de densité de chaque aube par rapport au fluide. Ce pivotement change la traînée hydrodynamique de la pale. Chaque système d'aube subit un bilan de forces différent en fonction de son orientation dans le courant marin. La différence de couple mécanique ainsi créée, induit la rotation de l'ensemble autour de l'axe de rotation de la machine hydraulique.

Description

[1] La présente invention concerne une machine hydraulique (Fig 8) et en particulier, une machine hydraulique pour la fourniture d'électricité par récupération de l'énergie de courants marins ou fluviaux. La conversion d'énergie cinétique du fluide en mouvement est convertie en électricité ou en force mécanique ou hydraulique grâce à un alternateur ou une pompe entrainée par les pales en rotation autour de l'axe de rotation vertical. [2] La présente invention se démarque des autres concepts de machine hydraulique, par le mécanisme d'ouverture des pales (Figure 6) créant un moment mécanique autour de l'axe de rotation (13) du à la différence de coefficient hydrodynamique des pales (15,16,17,18) en fonction de leur orientation dans le fluide en déplacement. [3] La présente invention se démarque des autres concepts de machines hydrauliques par sa faible perturbation sur la faune et flore due à sa faible emprise au sol et sa rotation à faible vitesse angulaire. [4] La présente invention permet de convertir l'énergie cinétique de fluide en mouvement à vitesse inférieure à 2 mètres par seconde au contraire des autres machines hydrauliques qui ne fonctionnent qu'avec des courants plus élevés. [5] La présente invention se compose d'un ensemble de pales tournant autour d'un axe de rotation vertical (13). La machine hydraulique (Fig 8) peut se composer de différents ensembles de pales assemblés sur le même axe de rotation (Fig 9). Le sens de rotation de chaque ensemble peut être inversé grâce à l'agencement des pales afin de réduire les efforts de torsion sur l'axe de rotation principal et aussi d'augmenter la production d'énergie pour chaque machine. [6] Chaque pale est composée de deux aubes(1,9), fixés au bras (2,8) par un système de charnière (6). Les aubes (1,9) peuvent pivoter autour de cet axe jusqu'à atteindre une butée mécanique (12a). [7] Chaque aube (1,9) est fabriquée avec un ou plusieurs matériaux pouvant être immergé pour une longue période et présentant une propriété de corrosion faible. [8] Chaque aube(1,9) est reliée au bras porteur par un système hydraulique de vérin (3,4,10,11)). La fixation sur le l'aube (5) et sur le bras (7) ensemble permet de récupérer les forces appliquées sur l'aube et de les appliquer sur le bras porteur progressivement et contraindre l'ouverture de la pale jusqu'à son point de butée (12) dans un mouvement progressif. [009] Une pale comprend deux aubes(1,9), deux bras support (2,8) le système de vérin hydraulique (3,4,10,11). La disposition en miroir par rapport de l'ensemble au plan de rotation permet un équilibre des forces appliquées sur le bras support. Les deux bras de couple sont scellés ou fixés par écrous. [007] Dans le concept et dessin associé, le vérin (3) est composé d'une tige mobile(4), attachée à l'aube (1) par une charnière (5), coulissant dans un cylindre(3) fixé au bras(1) par une charnière(5). Le vérin hydraulique est soit un composant extérieur (Fig 1) soit un composant intégré dans le bras de couple (Fig 3) [0010] L'aube supérieure (1) a une flottabilité positive. [0011] L'aube inferieure(9) a une flottabilité négative. [0012] La flottabilité du cache(19) ou du bras de couple (2- Fig 3) est ajustable par l'ajout d'enceinte étanche remplie d'air ou par l'ajout de mousse syntactique, afin d'alléger le système et de diminuer les efforts verticaux sur le mécanisme de rotation. [0013] La forme du bras de couple (Fig 5) ou l'ajout d'une structure de forme évasée (19) sur le bras de couple permet d'améliorer le coefficient hydrodynamique de la pale quand son orientation, lors de la rotation, est face au courant, afin de limiter la portance au maximum. [0014] Le circuit hydraulique est commun entre chaque étage de la machine hydraulique (Fig 10). Le volume du liquide hydraulique du circuit de chaque étage de la machine hydraulique est réglé contrôlé par une pompe installé pour chaque étage de la machine hydraulique. [0015] Dans le mode opérationnel, le volume permet la rotation des aubes jusqu'au point de buté (Fig 7) et en ayant encore le volume pour permettre le déplacement d'un autre système de vérin de quelques centimètres ou de degrés permettant l'ouverture d'une autre pale de quelques degrés. [0016] Dans le cas du démarrage ou par hypothèse d'absence de courant, aucune force n'est exercée sur la machine, les aubes sous l'action de la flottabilité positive et négative pivotent de quelques degrés [0017] Par action du fluide sur la pale, en fonction du sens de celle-ci, soit le fluide va s'engouffrer entre les deux aubes et créer une force tendant à ouvrir le mécanisme, soit le fluide va favoriser la fermeture du mécanisme. [0018] Le volume du liquide dans le circuit hydraulique peut être modifié grâce à la pompe afin de contraindre l'ouverture maximale jusqu'à offrir une résistante totale à toute mobilité des 40 aubes.